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Staustrahltriebwerk mit einem in seinem Innern angeordneten intermittierenden
Strahltriebwerk Die Erfindung betrifft ein Staustrahltriebwerk für einen Flugkörper,
insbesondere für den Antrieb der Rotoren eines Hubschraubers, mit einem in einem
Gesamtgehäuse unter Bildung eines umgebenden Ringkanals konzentrisch angeordneten
intermittierenden Strahltriebwerk, mit dem fluchtend stromab in einem gewissen Abstand
ein Lavalrohr mit Brennstoffdüsen für den Staustrahlbetrieb angeordnet ist, wobei
zwischen Lavalrohr und Gesamtgehäuse ein nach rückwärts stets offener Ringraum vorhanden
ist.
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Staustrahltriebwerke mit einem in einem Gesamtgehäuse unter Bildung
eines umgebenden Ringkanals konzentrisch angeordneten intermittierend arbeitenden
Strahltriebwerk sind bekannt. Allen bekannten Ausführungsformen ist gemeinsam, daß
sie eine Art Kombinationstriebwerk darstellen, bei dem das intermittierend arbeitende
Triebwerk einen ersten und das Staustrahltriebwerk einen zweiten Kreis bildet. Dabei
sind beide Kreise gleichzeitig in Betrieb.
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Bei einer der bekannten Ausführungsformen eines solchen Kombinationstriebwerkes
ist der rückwärtige Teil des einen Kreises im Inneren des zweiten Kreises angeordnet,
wobei er nur durch seine Ummantelung räumlich vom zweiten Kreis getrennt ist. Beiden
Kreisen wird ausschließlich Frischluft zugeführt. Steuer-oder Absperrorgane in den
Ringräumen des äußeren Kreises sind nicht vorgesehen. Beide Kreise enden rückwärtig
in verschiedenen Ebenen, so daß ein Einsaugen eines Luft-Restgas-Gemisches von hinten
her in den Ringkanal nicht möglich ist.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist in einem Gesamtgehäuse
hinter der intermittierend arbeitenden Brennkammer des ersten Kreises in einem gewissen
Abstand ein Lavalrohr als zweiter Kreis angeordnet, das zwischen sich und dem Mantel
des Staustrahltriebwerkes einen nach rückwärts offenen Ringraum beläßt. Dieser Ringraum
mündet am Ende der Brennkammer in einen die Brennkammer umgebenden Ringraum ein.
Im Bereich dieser Einmündungen sind dort keine Steuerorgane vorgesehen. Das Lavalrohr
und das Gesamtgehäuse enden in verschiedenen Ebenen. Infolgedessen ist eine Durchströmung
des hinteren Ringraumes von hinten her nicht möglich. Die Brennstoffdüsen für das
Staustrahltriebwerk sind an einer verengten Stelle des Lavalrohres angeordnet.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Staustrahltriebwerk
mit einem in einem Gesamtgehäuse unter Bildung eines umgebenden Ringkanals konzentrisch
angeordneten, intermittierend arbeitenden Strahltriebwerk zu schaffen, bei dem das
intermittierend arbeitende Strahltriebwerk dazu dient, während der Zeit einen Schub
zu erzeugen, während der der Staudruck nicht ausreicht, daß Staustrahltriebwerk
in Betrieb zu setzen. Dabei soll ferner gesichert sein, daß bei Inbetriebnahme des
Staustrahltriebwerkes das intermittierend arbeitende Strahltriebwerk sofort außer
Betrieb kommt.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Lavalrohr stromab
in der gleichen Ebene wie das Gesamtgehäuse endet und daß im Bereich zwischen Ende
der Düse des intermittierenden Strahltriebwerks und stromaufwärtigem Lavalrohreintritt,
also im Übergangsbereich zwischen Ringkanal und Ringraum, doppelarmige Steuerkörper
angeordnet sind, die bei Betrieb des intermittierend arbeitenden Strahltriebwerks
den Übertritt des dieses umgebenden Ringkanals abschließen und dabei den Ringraum
nach dem Raum zwischen dem Ende der Düse des intermittierenden Strahltriebwerks
und dem stromaufwärtigen Lavalrohrende öffnen, bei Staustrahltriebwerk jedoch den
Übertritt des Ringkanals zum Raum zwischen Ende der Düse des intermittierend arbeitenden
Strahltriebwerks und dem stromaufwärtigen Lavalrohrende schließen unter gleichzeitiger
Öffnung des Übertritts des Ringraumes in diesen Zwischenraum.
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Die Steuerkörper können rhombusförmi;gen Querschnitt haben, durch
den bei waagerechter Stellung der Steuerkörper eine Querschnittsverengung vor dem
Lavalrohr entsteht, wobei in diesem verengten Querschnitt die Brennstoffdüsen für
den Staustrahltrieb liegen.
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In an sich bekannter Weise kann im Lavalrohr, und zwar vorzugsweise
im verengten Teil der Düse,
eine ringförmige Ausblasedüse vorgesehen
sein, die über eine mit einem Steuermittel versehene Leitung an eine Druckluftquelle
anschließbar ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt F i ,g. 1 die Anordnung eines Staustrahltriebwerkes am Ende fies Rotqrblattc5
eines Hubschraubers, wobei ein intermittierpnd arbeitendes Strahltriebwerk vorgesehen
ist, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie II-II der F i g. 1 in bezug auf den Einlauf
des intermittierend arbeitenden Strahltriebwerks, F i g. 3 einen Schnitt nach der
Linie 111-III der Fig.2. F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt durch einen Steuerkörper.
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1n einem Staustrahltriebwerk 2, das am Ende eines Rotorblattes
3 befestigt ist, ist ein intermittierend arbeitendes Strahltriebwerk 1 zentral
angeordnet, das zur Erzeugung der Anfangsbeschleunigung des Rotors dient. Das Strahltriebwerk
1 ist durch Befestigungsmittel 13,14 mit dem Staustrahltriebwerk verbunden und weist
eine mit Eintrittsöffnungen 5 versehene Stirnwand 6 auf, hinter der eine Brennkammer
4 liegt. Die Eintrittsöffnungen 5 in der Stirnwand sind an der Brennkammerseite
durch selbsttätige Steuerkörper 7 überwacht, die als Blattfedern ausgebildet sind.
An die Brennkammer 4 schließt sich ein Rohr 20 kleineren Durchmessers an, das am
Ende eine sich nach außen erweiternde Düse 21 aufweist. Vor der Stirnwand 6 ist
ein aus ineirlanderschiebbaren Blechen 9 bestehender Stoßkegel 8 angeordnet,
der zum Betrieb des Triebwerkes 1 mittels einer Spreizvorrichtung
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in die Form eines Zylinders mit teilweiser überlappung der Bleche gebracht
wird. Innerhalb des Stoßkegels ist eine Brennstoffcinspritzdüse 11 vorgesehen, die
durch eine Leitung 29 versorgt wird. Das Strahltriebwerk 1. endet vor einem
mit Brennstoff-. düsen 12, besetzten Einsatz 15, der mit der Wandung des Staustrahltriebwerkes
2 fest verbunden ist. Innerhalb der Wandung des Staustrahltriebwerkes 2 ist in einem
gewissen Abstand vom Einsatz 15 ein Lavalrohr 22 mittels Rippen 23 gehalten, das
im Inneren als Düse 24 ausgebildet ist und zwischen sich und dem Mantel des
Staustrahltriebwerkes einen Ringraum 25 beläßt. Im äußeren Teil des Einsatzes
15
sind auf den Umfang verteilte trapezförmige doppelarmige Steuerkörper 17
angelenkt, die in der einen Endstellung den Ringkana116 zwischen dem Mantel des
Staustrahltriebwgfkes 2 und dem Strahltrieb, werk 1 versperren und die Verbindung
zwischen dem Bereich des Einsatzes 15 und dem hinteren Ringraum 25 freigeben. In
der anderen Endstellung, in die, sie für den Betrieb des Staustrahltriebwerkes gebracht
werden, geben sie den Ringkanal 16 frei und versperren die Verbindung zum Ringraum
25, In dieser waagerechten Stellung verengen die Steuerkörper 17
den Querschnitt
des Staustrahltriebwerkes, in dein auch die für dessen Betrieb dienenden Brennstoffdüsen
12 angeordnet sind. Im vorderen Teil der Diis2 24 ist eine ringförmige
Ausblasedüse 26 vorgesehen, die über eine Leitung 27 mit einer nicht dargestellten
Druckluftquelle in Verbindung steht. Ebenso nicht dargestellt sind Steuermittel,
die zur Vberwachung der Leitung 27 dienen. Zur Vermeidung von unsymmetrischen Druckverteilungen
im Staustrahltriebwerk, die von Schwingungen des Rotorblattes herrühren können,
Ist im Einlauf 18 des Staustrahltriebwerkes, und zwar an der- Innenseite, eine ringförmige
Druckausgleichskammer 19 vprggsphen.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Für den Anlaßvorgang wird der Stoßkegel
8 geöffnet und in den Raum vor der Brppnkamnler flüssiger Brgnll$tpff eingc5pritzt
lind mittels einer Ziindvnrriphtung, z, B, einer Glühkerze, gezündet. Gegebenenfalls
wird noch Druckluft in der Nähe der Brennstoffdüse eingeblasen. Ein Tcil der Verbrennungsgase
strömt zusammen mit noch unverbranntem Brennstoff unter Öffnung der Rückschlagventile
in die Brennkammer ein, in der auch das unverbrannte Gemisch verbrannt wird. Es
bildet sich eine Strömung nach hinten aus. Durch die auftretende Reaktionskraft
wird eine Vorwärtsbewegung des Staustrahltriebwerkes und des Rotorblattes hervorgerufen.
Die nach hinten laufende Strömung erzeugt einen der einerseits ein Einströmen von
$rgonstaff-Luft-Gemisell in die Brennkammer und andererseits eile Einströmcr1 von
Umgebungsluft, vermischt mit Restgasen, in den Ringraum 25 und, da der. Ringkanal
16 zwischen dem Mantel des Staustrahltriebwerks und dem intcrmittierenden Rohr 20
durch die Satguerkörper 17 abgeschlcassen ist, auph in dab Rohr 20 zur F9igc hat,
Es entstellt ein periodischer Schwingungsvorgang, durch den eine $psehleunigung
des Rotors erfolgt, Ist eine genügende Drehzahl erreicht, wird die Brennsl9ffzufuhr-
zum intermittiprmlden strahlt£lpbwprk Abe geschaltet und unter Offnun,g der Steuerkörper
17 den für den Staustrahlbetrieb vorggsellgncn Brcpnstoffdüsen Brennstoff zugeführt,
:nie Anlage ist nippt an Hubschrauber gebunden, sondern kann für übliche Flugkörper
oder Flugzeuge Verwendung finden. Die Brpnnstoffuführullg zum intermittiermdgn Trigbwcrk
braupl;t flicht kantinniprliph zu erfolgen, sondern ist auch absatzweise möglich.